Применение пластмасс в строительстве
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
- Состав пластмасс
- Свойства пластмасс
- Технология получения пластмасс
- Применение пластмасс в строительстве в качестве ограждающих и несущих конструкций.
Список использованной литературы
Введение.
Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название — целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (жевательной резинки, шеллака), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит) и, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).
Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производимый Джоном Весли Хайатом.
\
- Состав пластмасс.
Основным и обязательным компонентом пластмасс является полимер, но только лишь некоторые строительные пластмассы целиком состоят из полимера (например, органическое стекло, состоящее из полиметилметакрилата), В состав большинства пластмасс входят и другие компоненты: наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и др.
Полимеры для строительных
пластмасс. Полимер в
Полимерами называют вещества,
молекулы которых представляют
собой цепь или
Исходные вещества, из которых синтезируют полимеры, называют мономерами. Это обычно довольно простые и доступные продукты, получаемые из нефти, газа, угля и других широко распространенных веществ. Синтетические полимеры получают двумя различными способами— полимеризацией и поликонденсацией. Полимеризацией получают такие широкораспространенные полимеры, как полиэтилен, поливинилхлорид и полистирол, а поликонденсацией — фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные полимеры. Часто процесс поликонденсации ведут так, что образуются продукты с не очень высокой молекулярной массой (до 1000), способные к дальнейшим взаимодействиям. Эти вещества, обычно вязкие жидкости, называют олигомерами (например, некоторые эпоксидные и полиэфирные смолы до их отверждения).
Термопластичные полимеры
Термореактивные полимеры в
отличие от термопластичных
К настоящему времени синтезировано большое количество полимеров (несколько тысяч), но широкое применение в народном хозяйстве нашло только около 20 так называемых крупнотоннажных полимеров. Ниже приводятся краткие сведения об основных полимерах, применяемых в строительстве.
Полимеризационные полимеры. Полиэтилен
[—СН2—СН2—]п — насыщенный
Полиизобутилен [—СН2—С (СН3)2—]п — полимер, так же как и полиэтилен, относится к полиолефинам, однако благодаря иному строению молекулы обладает рядом специфических свойств: высокой эластичностью (по внешнему виду и механическим свойствам напоминает каучук), морозостойкостью, хорошей адгезией (прилипаемо-стью) к бетону и другим силикатным материалам. Применяется полиизобутилен для изготовления герметизирующих пленок, прокладок и мастик, в частности для герметизации стыков крупнопанельных зданий.
Поливинилхлорид [—СН2—СНС1—]„ —
один из самых распространенных полимеров,
применяемых в строительстве. Это
прозрачный, жесткий и прочный
при комнатной температуре
Полистирол [—СН2—СНС6Н5—]п — продукт
полимеризации стирола (винилбензол).
Полистирол прозрачный, довольно прочный,
но хрупкий полимер, хорошо окрашивается
и легко перерабатывается в изделия.
Благодаря наличию бензольного
кольца полистирол хорошо растворяется
в ароматических углеводородах.
В строительстве его применяют
для получения
Кроме чистых полимеров находят широкое применение сополимеры — высокомолекулярные вещества, получаемые совместной полимеризацией нескольких мономеров, при этом образуются вещества с видоизмененными свойствами. Например, ударопрочный полистирол подучают сополимеризацией стирола с мономерами синтетических каучуков.
Поликонденсационные полимеры.
Фенолформальдегидные полимеры — первые синтетические полимеры, нашедшие практическое применение (1906—1910 гг); получают поликонденсацией фенола и формальдегида в виде олигомерного продукта (вязкой жидкости или легкоплавкой смолы), способного необратимо отверждаться при нагревании. Применяют фенолформальдегидные полимеры для получения слоистых пластиков (бумопласт, текстолит), минераловатных и электрических изделий, водостойких лаков и клеев для деревянных конструкций.
Карбамидные (мочевиноформальдегидные)
полимеры — один из наиболее дешевых
видов полимеров; получают поликонденсацией
мочевины (карбамида) и формальдегида.
Мочевиноформальдегидные
Применяют мочевиноформальдегидные полимеры главным образом при изготовлении древесностружечных плит, клееных деревянных конструкций, слоистых пластиков, а также особо легкой газонаполненной пластмассы — мипоры. Модифицированные карбамидные полимеры применяют для получения лаков и красок.
Полиэфирные полимеры — обширная группа полимеров, получаемых поликонденсацией многоатомных спиртов и органических кислот. Различают насыщенные (термопластичные) полиэфиры, например глифталиевый полимер и полиэтилентерефталат (известный более под названием лавсан), и ненасыщенные полиэфиры (термореактивные). Последние используют в виде жидких олиго-меров, которые благодаря наличию двойных связей у атомов углерода способны к необратимому отверждению. На основе ненасыщенных полиэфиров изготовляют лаки и краски, их используют как связующее в стеклопластиках и полимербетонах.
Эпоксидные полимеры — довольно
дорогой и малодоступный пока
для широкого потребления вид
полимеров, но обладающий высокой прочностью,
химической стойкостью в отвержденном
состоянии и очень хорошей
адгезией к другим материалам. Выпускают
эпоксидные полимеры в виде смолообразного
олигомерного продукта, отверждаемого
веществами отвердителями. В строительстве
эпоксидные полимеры применяют для
склейки и ремонта
Кремнийорганические полимеры — большая
группа полимеров, в составе которых
наряду с органической частью в основной
цепи или боковых ответвлениях присутствует
кремний. Благодаря наличию кремния
полимеры приобретают ряд специфических
свойств: повышенную термо- (до 400...500°С)
и химическую стойкость, в ряде случаев
хорошую совместимость с
В этих полимерах углерод находится в органических радикалах (R), расположенных в боковых ответвлениях основных цепей макромолекул. Их применяют в качестве гидрофобизирующих добавок к бетонам и растворам, для получения атмосферостойких фасадных красок и для защитных покрытий облицовочных изделий из пористых горных пород и бетонов.
Свойства пластмасс.
Пластмассы обладают ценными физико-механическими
свойствами, которые способствуют их
широкому распространению в
Малая плотность (15…2200 кг/м3)
пластмасс позволяет
Прочность пластмасс различна.
Например, предел прочности при
сжатии пластмасс с
Низкая истираемость
Химическая стойкость
Теплопроводность пластмасс
довольно низкая и зависит
от их пористости. У пористых
пластмасс теплопроводность 0,03 Вт/(м-°С),
у плотных 0,22…0,68 Вт/(м-°С). Низкая
теплопроводность позволяет
Прозрачность и
Высокие декоративные
Пластмассы обладают ценными
технологическими свойствами: сравнительно
легко формуются (литье,
Пластические массы, по сравнению
с металлами, обладают повышенной упругой
деформацией, вследствие чего при обработке
пластмасс применяют более
Пластические массы более
Пластмасса может быть обработана на токарном станке, может фрезероваться. Для распиливания может применяться ленточные пилы, дисковые пилы и карборундовые круги.
- Технология изготовления пластмасс
Пластмассы изготовляют из связующего вещества-полимера, наполнителя, пластификатора и ускорителя отверждения. При изготовлении цветных пластмасс в их состав вводят минеральные красители. При изготовлении пластмасс в качестве связующих веществ используют синтетические смолы, синтетические каучуки и производные целлюлозы, относящиеся к высокомолекулярным соединениям полимерам.
Способы переработки пластмасс подразделяют на группы:
- в вязком текущем состоянии: прессованием, давлением, выдавливанием.
-в высокоэластичном состоянии: штамповка, пневмо - и вакуум-формовка.
Переработка в твердом
В настоящее время применяются следующие способы изготовления пластмассовых изделий: литье под давлением, экструзия, прессование, механическая обработка. При этом следует учитывать, что каждый метод имеет свои особенности. Например, механическая обработка годится только для изготовления изделий из пластмасс небольшими партиями, литье под давлением, наоборот, применяется для крупных партий деталей, так как этот способ требует больших затрат на формующий инструмент.
1. Сущность
метода литья под давлением
заключается в следующем:
2. Экструзия
представляет собой
Экструдер —
машина для формования
Рис 2. Схема экструдера.
Экструдер
состоит из: корпуса с нагревательными
элементами; рабочего органа (шнека
(винт Архимеда), диска, поршня), размещённого
в корпусе; узла загрузки
3. Метод прессования. Мощность прессов зависит от размеров прессуемых материалов; для мелких деталей используются прессы мощностью до 50, а для крупноразмерных элементов — от 2500 до 3000 т и более. Изделия прессуются в специальных пресс-формах при температуре 100—190° С, которая устанавливается в зависимости от вида пластмассы и принятой технологии прессования. Материал (холодный или подогретый) загружается в нагретую матрицу, в которой, разогреваясь, он становится более пластичным; под давлением пуансона материал заполняет всю полость пресс-формы. Время выдержки материала под давлением определяется в зависимости от его вида и размеров. После отверждения запрессованного материала пресс-форма раскрывается и изделие вынимается и охлаждается.
Те же прессы используются и для изготовления листовых материалов (без применения пресс-форм) из текстолита и стеклопластиков.
Рис 3. Упрощенная схема пресс-формы
4. Механическая
обработка, как правило,
Низкие плотность
и твёрдость, невысокая теплостойкость,
крайне низкая теплопроводность, высокое
сопротивление воздействию
Применять какую-либо смазку, как правило,
не рекомендуют; только в некоторых
случаях при окончательной
Пластмасса может быть обработана на токарном станке, может фрезероваться. Для распиливания может применяться ленточные пилы, дисковые пилы и карборундовые круги.
Основные виды конструкционных пластмасс и области их применения.
К пластмассам, которые находят и будут находить в будущем наибольшее применение в строительных конструкциях относятся стеклопластики, оргстекло, винипласт, полиэтилен, тепло- и звукоизоляционные материалы, древесные пластики.
Стеклопластики.
Стеклопластики представляют
собой материалы, состоящие из
стекловолокнистого
В качестве связующего обычно
используются термореактивные
Элементарные волокна (
В стеклопластиках,
а) прямолинейные непрерывные
волокна, вводимые в виде
б) рубленое стекловолокно в виде хаотически расположенных отрезков длиной приблизительно 50 мм.
Механические свойства
Все стеклопластики, армированные
в одном или в двух
Органическое стекло, винипласт и полиэтилен.
Эти пластмассы относятся к термопластам и поэтому имеют ограниченное применение в несущих строительных конструкциях. Недостатком их является невысокая теплостойкость. Прочность их в значительной степени зависит от температуры.
Органическое стекло целиком состоит из полимера полиметилметакрилата (без введения наполнителя). Оргстекло представляет собой бесцветную пластмассу, пропускающую до 90% видимых и более 73% ультрафиолетовых лучей света.
При температуре 20ºС
При температуре 105-170ºС
Применяется для остекления
криволинейных поверхностей, в виде
зенитных фонарей, сводов, куполов
и т.п. Этот материал весьма
эффективен для покрытия
Винипласт выпускается пластифицированным и непластифицированным (жестким). По цвету могут быть темным (темно – коричневого цвета) или прозрачным (бесцветным). Одним из главных достоинством винипласта является его исключительная антикоррозионная стойкость в химически агрессивной среде. Он легко обрабатывается, практически водонепроницаем, легко сваривается и склеивается.
Недостаток- малая теплостойкость
(всего до 600 С и морозостойкость
до -300 С), большой коэффициент
линейного расширения (в 7 раз
больше, чем у стали) и малая
ударная вязкость. По основным
механическим свойствам
Область применения в
Весьма перспективным
Полиэтилен в чистом виде представляет собой твердый белый роговидный продукт. Сырьем для его производства служит бесцветный газ этилен.
Полиэтилен обладает хорошей
морозостойкостью (ниже -70ºС) и высокой
химической стойкостью к
Перспективным является

- Применение пластмасс для защиты от коррозии
- Применение пневмомоторов
- Применение показателей вариации в статистическом исследовании
- Применение полимеров в различных отраслях
- Применение полимеров непредельных и ароматических углеводородов в строительной индустрии (полистирол)
- Применение полицией огнестрельного оружия
- Применение полиэтилена в народном хозяйстве
- Применение пестицидов
- Применение пищевых добавок
- Применение пищевых добавок и ингредиентов, полученных биотехнологическим путем
- Применение планов счетов в организации бухгалтерского учёта некоммерческих организациях
- Применение пластиковых карт
- Применение пластмасс
- Применение пластмасс в качестве ограждающих и несущих конструкций